鋰離子電池作為新型的清潔高效能源,已廣泛應(yīng)用于3C產(chǎn)品之中。隨著鋰離子電池市場應(yīng)用的普遍化,安全性與穩(wěn)定性的問題迫待解決,全固態(tài)電池應(yīng)運而生。而鈣鈦礦型固態(tài)電解質(zhì)Li_0.24La_0.587TiO₃(LLTO)不僅工作溫度范圍寬,且具有可觀的總離子電導(dǎo)率,十分具有研究前景。但與有機(jī)電解液相比,其離子電導(dǎo)率還有待進(jìn)一步提高,這也是決定LLTO能否進(jìn)入市場應(yīng)用的關(guān)鍵所在。本文選用了純相LLTO,B位(Al、Sn、Ta或W)摻雜LLTO以及A、B位(Ca、Ta或Ba、Ta)共摻雜LLTO作為主要研究對象,采用固相反應(yīng)法制備LLTO系列樣品。并采用XRD、SEM、拉曼光譜和XPS等手段對LLTO的物相、致密度、微觀形貌和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。對LLTO電解質(zhì)片的電化學(xué)性能進(jìn)行表征,并建立了結(jié)構(gòu)–電化學(xué)性能關(guān)系。制備了純相LLTO電解質(zhì)片,確定了制備工藝參數(shù)、微觀形貌及電化學(xué)性能測試手段,為摻雜樣品提供了實驗基礎(chǔ)。純相LLTO致密度高達(dá)96.2%,具有富/貧La結(jié)構(gòu)。其總電導(dǎo)率高達(dá)1.52×10–4S·cm–1,活化能為0.39e V。...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 固體電解質(zhì)的分類
        1.2.1 鈉超離子型電解質(zhì)(NASICON)
        1.2.2 鋰超離子型電解質(zhì)(LISICON)
        1.2.3 硫化物型電解質(zhì)
        1.2.4 石榴石型電解質(zhì)
        1.2.5 鈣鈦礦型電解質(zhì)
    1.3 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)固態(tài)電解質(zhì)的制備方法
        1.3.1 傳統(tǒng)固相反應(yīng)法(SSR)
        1.3.2 溶膠-凝膠法(SG)
        1.3.3 放電等離子燒結(jié)(SPS)
        1.3.4 活性模板化晶粒生長方法(RTGG)
        1.3.5 其它方法
    1.4 LLTO的晶體結(jié)構(gòu)
        1.4.1 立方相結(jié)構(gòu)
        1.4.2 四方相結(jié)構(gòu)
    1.5 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)固態(tài)電解質(zhì)的摻雜改性
        1.5.1 La位摻雜
        1.5.2 Li位摻雜
        1.5.3 O位摻雜
        1.5.4 Ti位摻雜
        1.5.5 A、B位共摻雜
    1.6 LLTO中 Li⁺的遷移(導(dǎo)電機(jī)理)
    1.7 LLTO固態(tài)電解質(zhì)材料存在的主要問題
    1.8 主要研究內(nèi)容
第2章 試驗材料及研究方法
    2.1 引言
    2.2 試驗材料及儀器
        2.2.1 試驗材料
        2.2.2 試驗儀器
    2.3 試驗樣品的制備
        2.3.1 試驗粉體樣品的制備
        2.3.2 試驗塊體樣品的制備
    2.4 樣品的結(jié)構(gòu)表征
        2.4.1 X射線衍射
        2.4.2 掃描電子顯微鏡與電子能譜分析
        2.4.3 樣品致密度的測試與計算
        2.4.4 拉曼光譜分析
        2.4.5 XPS分析
    2.5 電化學(xué)性能測試
        2.5.1 電化學(xué)阻抗譜
        2.5.2 活化能的測試與計算
第3章 純相Li_0.24La_0.587TiO₃ 陶瓷的制備與表征
    3.1 引言
    3.2 純相LLTO陶瓷的物相研究
        3.2.1 純相LLTO陶瓷的XRD
        3.2.2 純相LLTO陶瓷XRD的 Rietveld精修
    3.3 純相LLTO陶瓷的微觀形貌研究
    3.4 純相LLTO陶瓷的電學(xué)性能研究
        3.4.1 純相LLTO陶瓷的電導(dǎo)率
        3.4.2 純相LLTO陶瓷的活化能
    3.5 本章小結(jié)
第4章 摻雜改性的LLTO固態(tài)電解質(zhì)的制備與表征
    4.1 引言
    4.2 摻雜材料成分的設(shè)計與依據(jù)
    4.3 Al或 W摻雜LLTO陶瓷的制備與表征
        4.3.1 Al或 W摻雜LLTO陶瓷摻雜可行性分析
        4.3.2 Al或 W摻雜LLTO陶瓷的物相研究
        4.3.3 Al或 W摻雜LLTO陶瓷的微觀形貌研究
        4.3.4 Al或 W摻雜LLTO陶瓷的電學(xué)性能研究
    4.4 Sn或 Ta摻雜LLTO陶瓷的制備與表征
        4.4.1 Sn或 Ta摻雜LLTO陶瓷摻雜可行性分析
        4.4.2 Sn或 Ta摻雜LLTO陶瓷的物相研究
        4.4.3 Sn或 Ta摻雜LLTO陶瓷的微觀形貌研究
        4.4.4 Sn或 Ta摻雜LLTO陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)研究
        4.4.5 Sn或 Ta摻雜LLTO陶瓷的電學(xué)性能研究
    4.5 B位摻雜元素對LLTO總電導(dǎo)率的影響
    4.6 A、B位共摻雜LLTO陶瓷的制備與表征
        4.6.1 Ca、Ta位共摻雜LLTO陶瓷的制備與表征
        4.6.2 Ba、Ta位共摻雜LLTO陶瓷的制備與表征
    4.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號：3765091